SMM11月22日讯：在2022(第十一届)中国硅业峰会暨中国多晶硅光伏产业高峰论坛上，成都易态科技有限公司设计院副总工程师吴志强介绍了当前工业硅行业背景及现状，并针对目前工业硅电炉环保能源岛中面临的烟气净化及余热利用问题，提出YT-SEE系统解决方案，可实现绿色环保目标。
工业硅行业背景及现状
工业硅行业背景
双碳目标下，绿色能源加快升级，要求化石能源占比逐步转向绿色能源，推动工业硅、太阳能光伏产业发展和技术升级；环保要求日益严苛，从非电标准到高于电力的标准要求。当下，优质企业身负责任担当，纷纷进入太阳能光伏行业；绿色企业存在良心竞争，进一步推动环保指标要求，使得地方指标优于电力行业标准；同时大企业采用超低排放、减碳节能的绿色工艺，推动技术升级。
工业硅行业现状
原有的排放标准只对粉尘浓度做出要求，但现行的排放标准增加至三个，且要求变高。标准要求粉尘浓度不得超过10mg/Nm3，二氧化硫浓度不超过35mg/Nm3，氮氧化物浓度不得超过50mg/Nm3，且余热回收方面要求做到深度回收。
然而目前工业硅电炉烟尘问题较为严重，烟气气量大、气温高、NOx和SO2含量较高且烟气波动大；粉尘轻且细、粉尘含量较高且波动较大；而炉区希望压力稳定。各方希望将“三排、一波动”问题变为“三除、一稳定”情况，但是有两大难点：一是如何实现脱销，二是如何适应波动。
传统布袋工艺的流程是烟尘由余热锅炉出，经过空冷器、旋风除尘、负压大布袋除尘、脱硫除尘器、低温脱硝、风机等装置后从烟囱排出。这种工艺的特点是工艺温度窗口窄（50℃）、抗波动能力差、可靠性差；热能回收不充分；低温脱硝工艺技术不成熟、效率低；三排指标不稳定；系统能耗高、运维成本高；占地大、基建费用高等。
那么如何使电炉稳定、高效生产，进而实现三除优于电力排放标准，同时高效深度实现热能回收呢？YT系统或是一个较好的解决方案。
YT系统解决方案
YT解决方案工艺流程图如下：
该方案针对现有问题在传统布袋工艺的基础上进行改进，优点是工艺温度窗口宽可达110℃，可靠性高；深度热能回收发电增加至1500千瓦时；金属膜不怕烧袋除尘精度高；中高温SCR脱硝效率大于90%；三指标达标排放；系统能耗低30%，运维成本低；占地少约40%，土建费用低。
YT方案具有三先进性、一和谐性。首先，工艺先进，结合了自身高温除尘特点，创造性的将高温除尘、脱硝、脱硫及余热回收进行集成创新；其次是，环保指标先进，排放粉尘浓度＜8mg/Nm3，排放SO2浓度＜30mg/Nm3，排放NOx浓度＜45mg/Nm3；三是装置先进，采用进入国家先进技术推荐目录的高温除尘材料、装备及工艺技术，同时采用进入国家“十三五课题”的尘硝一体化装备技术。因方案中小系统与大系统协同，环保能源岛系统适应大系统，生产高效；且人机协同，可自动控制，无需人力值守；同时排放低，符合相关行业政策要求，可实现绿色低碳环保，所以该方案具有和谐性。
关于烟气温度波动问题，应对烟温阻尼和宽温冗余进行调节设计。工业硅出炉烟气波动可能达到450-900℃，在进行环保岛前先通过余热锅炉，其一方面回收烟气高温余热，附产蒸汽；另一方面通过余热锅炉的吸热调节功能，使入余锅烟温的大波动转变为出余锅的较小波动，起到温度阻尼调节功能，通过余热锅炉后可使其出口温度控制在280~400℃。设计宽温冗余时，除尘器滤袋采用YT金属膜滤袋，其耐温能力可在0-450℃下长期稳定运行；若脱销采用高温SCR工艺，其可在280-400℃温度变化范围内实现高效、可靠脱硝；若脱硝采用钠基干法脱硫工艺，则合适的温度变化范围为160-390℃。这种方法通过对除尘、脱硝、脱硫系统的温度适应冗余设计为“三除”工艺提供了一个宽温选择条件。
对于烟气气量波动与炉压稳定可靠性设计，需要格外注意引风机的使用。一是应用ID引风机变频，引风机运行频率与矿热炉炉压及矿热炉炉门操作等进行连锁，使引风机运行频率随矿热炉出炉烟气量的变化及开炉门操作等进行自动调节实现对炉压的稳定控制。二是对风机冗余设计，引风机组成部件中相较而言，电机出故障的风险较高，采用冗余备用电机方式以提升可靠性。三是设校结合设计，ID引风机的抽气量及全压按正常气量需求进行设计，按最大气量及全压进行校核，以保证应对突发工况及性能下降的影响。此外，还要注意风机品牌选择，应选用成熟可靠的风机品牌，配套优质变频器和检测控制系统，以提升风机可靠性。
处理烟气中粉尘浓度，应进行滤膜孔径与粉尘匹配设计、滤袋与安装孔板密封设计、安装孔板与除尘设备间密闭设计、反吹清灰设计。多次实践证明，烟气中粉尘浓度在100-200mg/Nm3范围内，经YT系统处理后，均能可靠实现超低排放指标要求。
降低烟气中氮氧化物的浓度，需要采用在电力行业中已成熟的高温SCR脱硝技术，此技术运行温度在280-400℃的高效反应区，对烟气进气中NOx含量的变化有很强的适应能力，并能适应高NOx浓度对脱硝的要求。且应在高温除尘后进行高温SCR脱硝，使脱硝在无尘环境下进行，更有利于脱硝功能和性能的发挥。此外，要注意脱硝还原剂的喷入量与进口浓度及排放浓度变化进行联锁控制，实现还原剂量的实时精准调控。
而二氧化硫浓度的降低需采用SDS钠基干法脱硫技术，实际操作与除氮氧化物有一定的相似之处，同样应注意高温更有利于脱硫剂小苏打分解，提高脱硫效率；注意脱硫还原剂加入量的精准调控。
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